JP5288455B2 - クリーニングブレード部材 - Google Patents
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Description
本発明は、クリーニングブレード部材に関し、特に、電子写真法において感光体や転写ベルトなど、トナー像が形成され且つその後当該トナー像を被転写材に転写するトナー像担持体上のトナーを除去するクリーニングブレード部材に関する。
一般に電子写真プロセスでは、電子写真感光体あるいは転写ベルト等を繰り返し使用するためにトナーを除去するクリーニングブレードが用いられる。クリーニングブレードは、長期間に亘って感光体に当接させるものであるため、耐磨耗性が良好で、低摩擦係数であることが求められている。近年はさらに、ユニットのロングライフ化が進むにつれて感光体が高耐久品となっており、それに伴ってクリーニングブレードにも高耐久性が求められている。
高耐久性のブレードにするには、ブレードの高硬度化が必要であるが、単層のクリーニングブレードを高硬度化すると、感光体への接圧が高くなりすぎて感光体表面の膜の剥がれが発生したり、ブレードのヘタリが発生したりする問題があった。なお、ここでいうヘタリとは、ブレードの感光体との当接側とは反対側の端部を片持支持して水平にした際の先端の沈み込みである。そこで、複数構造を有するクリーニングブレードが提案されている（例えば特許文献１〜４参照）。
これらのクリーニングブレードは、複数の種類の材料を用いることで、感光体に当接する層、及びその他の層がそれぞれの特性を補うことで優れた特性を示すものであったが、
耐磨耗性及び耐ヘタリ性が十分ではなく、さらに良好なものが求められていた。
耐磨耗性及び耐ヘタリ性が十分ではなく、さらに良好なものが求められていた。
本発明は、このような事情に鑑み、耐磨耗性及び耐ヘタリ性に優れた高耐久性のクリーニングブレード部材を提供することを課題とする。
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、トナー付着体上のトナーを除去するクリーニング部に用いるクリーニングブレード部材において、前記トナー付着体に当接するエッジ層と、前記エッジ層の裏面に設けられた背面層との二層からなり、前記エッジ層が長鎖ポリオール、ポリイソシアネート、及び融点が８０℃以下のジアミノ化合物を含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材からなり、前記背面層は長鎖ポリオール、ポリイソシアネート、短鎖ジオール、及び短鎖トリオールを含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材からなり且つヘタリ率が７．０％以下であり、前記エッジ層のヤング率をＥａ、前記背面層のヤング率をＥｂ、前記エッジ層の肉厚Ｔａ、前記背面層の肉厚Ｔｂとしたときに、下記式（１）で表される前記エッジ層のヤング率起因率Ｒａと下記式（２）で表される前記背面層のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０５〜６．０であり、且つ前記エッジ層及び前記背面層の全体のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が５．０〜１４．０ＭＰａであることを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のクリーニングブレード部材において、前記融点が８０℃以下のジアミノ化合物は、分子構造に塩素原子を含まないが芳香環を有し、且つ２，２’，３，３’−テトラクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタンを同一の硬化・成形条件で用いた場合と比較して、反応速度が遅いことを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載のクリーニングブレード部材において、前記背面層のポリウレタン組成物は、前記ポリオール１００質量部に対して前記ポリイソシアネートが２０〜４５質量部であり、前記短鎖ジオールと前記短鎖トリオールとの総モル数に対する前記短鎖トリオールのモル比が０．４以上となるように配合したものであることを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様に記載のクリーニングブレード部材において、前記クリーニングブレード部材のヘタリ率が８．０％以下であることを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
本発明は、耐磨耗性、耐ヘタリ性に優れた高耐久性のクリーニングブレード部材を提供することができる。
本発明のクリーニングブレード部材は、トナー付着体に当接するエッジ層と、エッジ層の裏面に設けられた背面層との二層からなるものであり、エッジ層及び背面層それぞれのポリウレタン部材と、背面層のヘタリ率と、エッジ層及び背面層のヤング率起因率の比と、クリーニングブレード部材のヤング率とを規定することにより、耐磨耗性及び耐ヘタリ性に優れ、高耐久性とするというものである。
言い換えれば、本発明のクリーニングブレード部材は、ジアミノ化合物を配合して成形したポリウレタン部材をエッジ層とし、耐ヘタリ性に優れたポリウレタン部材を背面層とし、これらのヤング率起因率の比と、ヤング率が所定の値を満たすようにすることにより、耐磨耗性及び耐ヘタリ性に優れ、高耐久性を実現するものである。
エッジ層は、トナー付着体に当接する側の層であり、ポリオール、ポリイソシアネート、及び融点が８０℃以下のジアミノ化合物を含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材からなるものである。かかるエッジ層は、融点が８０℃以下のジアミノ化合物を用いて硬化・成形したポリウレタン部材からなることにより、温度依存性が小さく、比較的高硬度で、破断伸びや引張強度等の機械的強度が高く、耐磨耗性に優れたものとなる。
また、背面層は、ポリオール、ポリイソシアネート、短鎖ジオール、及び短鎖トリオールを含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材からなり、ヘタリ率が７．０％以下である。ヘタリ率が７．０％以下である背面層を設けることにより、クリーニングブレード部材は耐ヘタリ性に優れたものとなる。
上述のように、本発明のクリーニングブレード部材は、高硬度で耐磨耗性に優れたポリウレタン部材をエッジ層とし、エッジ層の耐ヘタリ性等の特性を補うためにエッジ層の裏面に背面層が設けられたものである。つまり、クリーニングブレード部材を二層とすることで、トナーと当接するエッジ層を高硬度化してもクリーニングブレード部材のヘタリや、感光体の表面の膜の剥がれが発生することがないクリーニングブレード部材を実現できる。
クリーニングブレード部材は、エッジ層のヤング率をＥａ、背面層のヤング率をＥｂ、エッジ層の肉厚Ｔａ、背面層の肉厚Ｔｂとしたときに、下記式（１）で表されるエッジ層のヤング率起因率Ｒａと下記式（２）で表される背面層のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０５〜６．０であり、エッジ層及び背面層の全体のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が５．０〜１４．０ＭＰａとなるものである。
ここで、ヤング率起因率とは、上述したようにクリーニングブレード全体におけるエッジ層又は背面層の厚さの割合にヤング率をかけたものであり、クリーニングブレード全体における各層のヤング率の影響力の目安となるものである。つまり、エッジ層のヤング率起因率Ｒａと背面層のヤング率起因率Ｒｂの比である（Ｒｂ／Ｒａ）が１のときにはエッジ層と背面層との全体における影響は同程度であるが、１より小さくなるとエッジ層の全体に占める影響力が大きくなり、１より大きくなると背面層の全体に占める影響力が大きくなるということになる。
エッジ層と背面層とのヤング率起因率の比（Ｒｂ／Ｒａ）は、上述のように０．０５〜６．０であり、より好ましくは０．５〜２．５である。ヤング率起因率の比が、この範囲よりも小さいと背面層を設ける効果が顕著ではなくなってしまい、この範囲よりも大きいと背面層の影響が大きくなりすぎてエッジ層の特性が発現しなくなるためである。
また、クリーニングブレード部材のヤング率は、二層全体を測定して求めることもできるが、本発明においては、ヤング率起因率Ｒａとヤング率起因率Ｒｂの和である（Ｒａ＋Ｒｂ）を、クリーニングブレード部材のヤング率とする。クリーニングブレード部材のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）は５．０〜１４．０ＭＰａ、より好ましくは６．０〜１２．０ＭＰａである。ヤング率がこの範囲となることで、感光体等を傷つけることがなく、耐磨耗性に優れたものとなる。この範囲より高いと感光体に傷をつける虞があり、この範囲より低いとクリーニングブレード部材が磨耗する虞があるからである。
なお、エッジ層のヤング率は、８．０〜２０．０ＭＰａであることが好ましい。ヤング率がこの範囲より高いと感光体に傷をつける虞があり、この範囲より低いと耐磨耗性が劣る虞があるからである。
ここで、エッジ層は、上述したように、長鎖ポリオール、ポリイソシアネート、及び融点が８０℃以下のジアミノ化合物を含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材からなる。かかるジアミノ化合物の融点が８０℃以下であるのは、反応時にジアミノ化合物を融点以上の温度に上げる必要があり、その温度が８０℃以上の場合は極端にポットライフが短くなるからである。ポットライフが短くなると、成形が行えなくなったり、寸法精度が悪化してしまう。なお、ここでいう「ポットライフ」とは、粘度が比較的低く、流動性を保持した状態の時間のことである。
また、ジアミノ化合物は、分子構造に塩素原子を含まないが芳香環を有し、且つジアミノ化合物である２，２’，３，３’−テトラクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタンを同一の硬化・成形条件で用いた場合と比較して、反応速度が遅いものが好ましい。上述したジアミノ化合物は、塩素原子を含まないために立体障害がほとんどなく、芳香環を有しているため、これを用いて硬化させたポリウレタンは、温度依存性が小さくなり、機械的強度及び耐磨耗性に優れたものになるからである。また、２，２’，３，３’−テトラクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタンよりも反応速度が遅いジアミノ化合物を用いてポリウレタンを製造すると、反応速度が速すぎてシートが成形できないという虞がなくなる。
ジアミノ化合物は、室温においてリキッドタイプまたはソリッドタイプのものがあるが、リキッドタイプが好ましい。上述した条件を満たすジアミノ化合物としては、例えばジアミノジフェニルメタン系、フェニレンジアミン系が挙げられ、具体的には、４，４’−メチレンジアニリン（ＤＤＭ）、３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）、２，４−トルエンジアミン（２，４−ＴＤＡ）、２，６−トルエンジアミン（２，６−ＴＤＡ）、メチレンビス（２−エチル−６−メチルアミン）、１，４−ジ−ｓｅｃ−ブチルアミノベンゼン、４，４−ジ−ｓｅｃ−ブチルアミンジフェニルメタン、１，４−ビス（２−アミノフェニル）チオメタン、ジエチルトルエンジアミン、トリメチレンビス（４−アミノベンゾエート）、ポリテトラメチレンオキシドジ−ｐ−アミノベンゾエート等を挙げることができる。
エッジ層のポリウレタン部材に用いる長鎖ポリオールとしては、ジオールと二塩基酸との脱水縮合で得られるポリエステルポリオール、ジオールとアルキルカーボネートの反応により得られるポリカーボネートポリオール、カプロラクトン系のポリオール、ポリエーテルポリオール等を挙げることができる。なお、長鎖ポリオールは数平均分子量が１５００〜３８００であるのが好ましく、さらに好ましくは１６５０〜３０００である。
また、エッジ層のポリウレタン部材に用いるポリイソシアネートは、構造が比較的剛直でないものであることが好ましく、例えば、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、１，６−ヘキサンジイソシアネート（ＨＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などを挙げることができる。特に、好適なものはＭＤＩである。ポリイソシアネートの配合割合は、ポリウレタン１００質量部に対して３０〜８０質量部であることが好ましい。ポリイソシアネートの配合割合をこの範囲とすることで、エッジ層は引張強度が大きく耐磨耗性に優れたものとなるためである。なお、ポリイソシアネートが３０質量部未満では引張強さが不十分になる虞があるからであり、８０質量部より多いと永久伸びが大きくなりすぎる虞がある。
エッジ層のポリウレタン部材では、架橋剤としてジアミノ化合物を用いるが、さらに短鎖ジオール又は短鎖トリオールを併用するのが好ましい。短鎖ジオールは特に限定されないが、例えば、プロパンジオール（ＰＤ）、ブタンジオール（ＢＤ）等が挙げられる。短鎖ジオールは結晶化を促し、機械的強度を得るために添加されるものである。また、短鎖トリオールも特に限定されないが、分子量が１２０〜４０００の短鎖トリオールが好ましく、さらに好ましくは１２０〜１０００の短鎖トリオールである。具体的には、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）等を挙げることができる。短鎖トリオールはクリープや応力緩和などの特性を改良するために添加されるものである。
なお、ジアミノ化合物、短鎖ジオール等の２官能架橋剤も、短鎖トリオール等の３官能架橋剤もそれぞれ二種以上混合して用いてもよい。
また、エッジ層のポリウレタン部材の架橋剤の配合割合は特に限定されないが、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０〜０．６０であることが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．４０である。
また、背面層は、ポリオール、ポリイソシアネート、短鎖ジオール、及び短鎖トリオールを含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材からなる。背面層のポリウレタン組成物において、ポリオール、ポリイソシアネート、短鎖ジオール、短鎖トリオールは、エッジ層のポリウレタン部材に用いるものと同様のものを用いればよい。また、背面層のポリウレタン組成物は、エッジ層のポリウレタン部材に用いるものと同様のジアミノ化合物を含んでいてもよい。
背面層のポリウレタン組成物は、ポリオール１００質量部に対してポリイソシアネートが２０〜４５質量部であり、短鎖トリオールと短鎖ジオールとの総モル数に対する短鎖トリオールのモル比が０．４以上となるように配合したものであることが好ましい。この条件を満たすことで、耐ヘタリ性に優れた背面層を成形することができるからである。具体的には、ポリオール１００質量部に対してポリイソシアネートが２０〜４５質量部であることにより、耐ヘタリ性の優れた背面層となる。また、短鎖トリオールはポリイソシアネートと反応して網目鎖構造を形成するため、短鎖トリオールのモル比が多くなると、成形するポリウレタン部材は機械的強度が向上し、耐ヘタリ性が向上する。なお、ポリオール１００質量部に対して、ポリイソシアネートが２０質量部より少なくなると、ウレタン結合が少なくなるために硬化しにくく、成形するポリウレタン部材の強度が低くなりすぎてしまい、ポリイソシアネートが４５質量部より多くなると、成形したポリウレタン部材が結晶化しやすくなってしまうためヘタリが発生しやすくなってしまう。また、短鎖トリオールと短鎖ジオールとの総モル数に対する短鎖トリオールのモル比が０．４未満となると、網目鎖密度が小さくなってしまうため、ヘタリが発生しやすくなってしまう。
また、エッジ層のポリウレタン部材、及び背面層のポリウレタン部材は、いずれもα値が０．７〜１．０であることが好ましい。α値とは、下記式で表される値である。α値が、１．０より大きいと架橋剤の水酸基やジアミノ基の官能基が残存するため当接する感光体等を汚染してしまい、０．７未満では架橋密度が少なすぎて強度が不十分となったり、残存イソシアネートの失活に時間がかかり感光体等を汚染する場合がある。
なお、上述したポリオール、ポリイソシアネート、及び架橋剤の質量部、架橋剤の配合比率等を調整することで、所望の機械的特性を有するポリウレタン部材とすることができる。
ここで、図１に、本発明の一実施形態に係るクリーニングブレードの横断面図を示す。図示するように、クリーニングブレード部材１０はエッジ層１１と背面層１２とからなり、このクリーニングブレード部材１０の一端側に支持部材２０を接着することでクリーニングブレードとなる。
背面層のヘタリ率は７．０％以下であり、好ましくはヘタリ率が６．０％以下である。ここでいうヘタリ率とは、以下の方法により求められるものである。
図２（ａ）に示すように、エッジ層１１と背面層１２とからなるクリーニングブレード部材１０に、ホルダ部材２０Ａを固着したクリーニングブレードを、押し付け用土台３０に、初期設定角度θを２５°、食い込み量ｙを１．７ｍｍで押し付け、放置環境（温度４５℃×湿度８０％）に１２０時間放置し、さらに放置環境から取り出して６時間変形状態で常温放置し、押し付け用土台３０から解除後３０分常温放置する。その後、図２（ｂ）に示すようにホルダ部材２０Ａを固定治具４０に固定し、ハイトゲージを使用してピックテスターにより倒れ込み量ｈを測定し、試験前の倒れ込み量ｈ０と比較してヘタリ量（ｈ０−ｈ）を求め、以下の式（４）からヘタリ率を求める。
上述した背面層を用いたクリーニングブレード部材は、耐ヘタリ性に優れたものとなる。クリーニングブレード部材のヘタリ率は、８．０％以下であることが好ましい。クリーニングブレード部材のヘタリ率が大きくなると、線圧が低下してクリーニング性能が悪化してしまうためである。
また、背面層は、１００％永久伸びが０．８％以下であることが好ましい。背面層の１００％永久伸びが大きくなると、使用時にクリーニングブレード部材のヘタリが大きくなり、線圧が低下してクリーニング性能が悪化してしまうためである。
エッジ層の硬度はＪＩＳ Ａで７０〜９０°、背面層の硬度はＪＩＳ Ａで６０〜８０°であることが好ましい。トナー付着体に接触するエッジ層を高硬度にし、エッジ層の裏面に設けられた背面層をエッジ層に比べて低硬度とすることで、耐磨耗性及び耐ヘタリ性に優れた高耐久性のクリーニングブレード部材となる。
本発明のクリーニングブレード部材は、プレポリマー法やワンショット法などのポリウレタンの一般的な製造方法を用いることができ、遠心成形法により成形するのが好ましい。
遠心成形法で製造する場合には、まず、遠心成形機の回転ドラムを所定の回転数で回転しながらエッジ層及び背面層の成形材料を順次投入して成形する。ドラム内に例えば背面層の材料をまず投入し、背面層を成形した後、エッジ層の材料を投入し、背面層上にエッジ層を成形する。このとき、先に成形する層が完全に硬化しないうちに次に成形する層の材料を投入するのが好ましい。これにより二層を一体的に成形することができる。また、エアー面、すなわち後に成形する層の表面の方が金型面より平坦となるので、エアー面側が被帯電体と接触するように用いるのが望ましい。
ただし、クリーニングブレード部材の成形方法はこれに制限されるものではなく、例えば注型などにより成形した背面層上に、別途、注型してエッジ層を成形する方法、又はディッピング処理やスプレー処理によりエッジ層を成形する方法などが挙げられる。
このようにして製造したポリウレタンを切断等して、所定の寸法のクリーニングブレード部材とし、これを接着剤等で支持部材に接着すればクリーニングブレードとなる。
以下に示すポリウレタンＡ〜Ｉを用いて製造したブレードに基づいて本発明を説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
＜ポリウレタンＡ＞
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）５０質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．０５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．０５となるように配合し、反応させてポリウレタンＡとした。
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）５０質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．０５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．０５となるように配合し、反応させてポリウレタンＡとした。
＜ポリウレタンＢ＞
分子量１４００のポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）５５質量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）をα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．１０で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．１０となるように配合し、反応させてポリウレタンＢとした。
分子量１４００のポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）５５質量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）をα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．１０で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．１０となるように配合し、反応させてポリウレタンＢとした。
＜ポリウレタンＣ＞
分子量２０００のポリカプロラクトン（ＰＣＬ）１００質量部と、３，３−ジメチルフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）３５質量部、及び架橋剤として３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）をα値が０．９５となるように配合し、反応させてポリウレタンＣとした。
分子量２０００のポリカプロラクトン（ＰＣＬ）１００質量部と、３，３−ジメチルフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）３５質量部、及び架橋剤として３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）をα値が０．９５となるように配合し、反応させてポリウレタンＣとした。
＜ポリウレタンＤ＞
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）３７質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．５０となるように配合し、反応させてポリウレタンＤとした。
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）３７質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．５０となるように配合し、反応させてポリウレタンＤとした。
＜ポリウレタンＥ＞
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４３質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．４０となるように配合し、反応させてポリウレタンＥとした。
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４３質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．４０となるように配合し、反応させてポリウレタンＥとした。
＜ポリウレタンＦ＞
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）２０質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．６０となるように配合し、反応させてポリウレタンＦとした。
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）２０質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．６０となるように配合し、反応させてポリウレタンＦとした。
＜ポリウレタンＧ＞
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）５５質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．２０となるように配合し、反応させてポリウレタンＧとした。
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）５５質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．２０となるように配合し、反応させてポリウレタンＧとした。
＜ポリウレタンＨ＞
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）５０質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．２５となるように配合し、反応させてポリウレタンＨとした。
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）５０質量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）をα値が０．９５で、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．２５となるように配合し、反応させてポリウレタンＨとした。
＜ポリウレタンＩ＞
分子量２０００のポリカプロラクトン（ＰＣＬ）１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０質量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／２，２’，３，３−テトラクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＴＣＤＡＭ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）とをα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．０５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．１０となるように配合し、反応させた。
分子量２０００のポリカプロラクトン（ＰＣＬ）１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０質量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／２，２’，３，３−テトラクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＴＣＤＡＭ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）とをα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．０５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．１０となるように配合し、反応させた。
＜ポリウレタンＪ＞
分子量２０００のポリカプロラクトン（ＰＣＬ）１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０質量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／キュアハードＭＥＤ／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）とをα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．１０で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．１０となるように配合し、反応させた。
分子量２０００のポリカプロラクトン（ＰＣＬ）１００質量部と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０質量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／キュアハードＭＥＤ／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）とをα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．１０で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．１０となるように配合し、反応させた。
（試験例１）
ポリウレタンＡ〜Ｊのテストサンプルを形成し、各ポリウレタンからなるテストサンプルについて、ゴム硬度をＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して、２３℃におけるヤング率をＪＩＳ Ｋ６２５４で２５％伸長により、１００％伸張時の引張強度（１００％Ｍｏｄｕｌｕｓ）、２００％伸張時の引張強度（２００％Ｍｏｄｕｌｕｓ）、３００％伸張時の引張強度（３００％Ｍｏｄｕｌｕｓ）、引張強度、及び切断時の伸び（破断伸び）をＪＩＳ Ｋ６２５１に準じて、引裂強度をＪＩＳ Ｋ６２５２、永久伸びをＪＩＳ Ｋ６２６２に準拠して測定した。また、１０℃〜５０℃の反発弾性（Ｒｂ）をＪＩＳ Ｋ６２５５に準拠したリュプケ式反発弾性試験装置により測定して、温度依存性についても評価した。各ポリウレタンの測定結果を、表１に示す。
ポリウレタンＡ〜Ｊのテストサンプルを形成し、各ポリウレタンからなるテストサンプルについて、ゴム硬度をＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して、２３℃におけるヤング率をＪＩＳ Ｋ６２５４で２５％伸長により、１００％伸張時の引張強度（１００％Ｍｏｄｕｌｕｓ）、２００％伸張時の引張強度（２００％Ｍｏｄｕｌｕｓ）、３００％伸張時の引張強度（３００％Ｍｏｄｕｌｕｓ）、引張強度、及び切断時の伸び（破断伸び）をＪＩＳ Ｋ６２５１に準じて、引裂強度をＪＩＳ Ｋ６２５２、永久伸びをＪＩＳ Ｋ６２６２に準拠して測定した。また、１０℃〜５０℃の反発弾性（Ｒｂ）をＪＩＳ Ｋ６２５５に準拠したリュプケ式反発弾性試験装置により測定して、温度依存性についても評価した。各ポリウレタンの測定結果を、表１に示す。
（試験例２）
ポリウレタンＡ〜Ｊのテストサンプルにホルダ部材２０Ａを固着し、図２（ａ）に示すように、押し付け用土台３０に、食い込み量１．７ｍｍ、２５ｄｅｇの初期設定角度の倒れ込み量となるように取り付けた。放置環境（温度４５℃×湿度８０％）に１２０時間放置し、さらに放置環境から取り出して６時間変形状態で常温放置し、押し付け用土台３０から解除後３０分常温放置した。その後、図２（ｂ）に示すようにホルダ部材２０を固定治具４０に固定し、ハイトゲージを使用してピックテスターにより倒れ込み量ｈを測定し、ヘタリ率を求めた。
ポリウレタンＡ〜Ｊのテストサンプルにホルダ部材２０Ａを固着し、図２（ａ）に示すように、押し付け用土台３０に、食い込み量１．７ｍｍ、２５ｄｅｇの初期設定角度の倒れ込み量となるように取り付けた。放置環境（温度４５℃×湿度８０％）に１２０時間放置し、さらに放置環境から取り出して６時間変形状態で常温放置し、押し付け用土台３０から解除後３０分常温放置した。その後、図２（ｂ）に示すようにホルダ部材２０を固定治具４０に固定し、ハイトゲージを使用してピックテスターにより倒れ込み量ｈを測定し、ヘタリ率を求めた。
（実施例１）
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＡ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＤからなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＡの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形することによりクリーニングブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて実施例１のクリーニングブレードを成形した。
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＡ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＤからなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＡの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形することによりクリーニングブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて実施例１のクリーニングブレードを成形した。
（実施例２）
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＢ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＥからなるように、ポリウレタンＥの原料及びポリウレタンＢの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして実施例２のクリーニングブレードを成形した。
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＢ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＥからなるように、ポリウレタンＥの原料及びポリウレタンＢの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして実施例２のクリーニングブレードを成形した。
（実施例３）
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＣ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＦからなるように、ポリウレタンＦの原料及びポリウレタンＣの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして実施例３のクリーニングブレードを成形した。
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＣ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＦからなるように、ポリウレタンＦの原料及びポリウレタンＣの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして実施例３のクリーニングブレードを成形した。
（比較例１）
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＧ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＤからなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＧの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして比較例１のクリーニングブレードを成形した。
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＧ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＤからなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＧの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして比較例１のクリーニングブレードを成形した。
（比較例２）
エッジ層がポリウレタンＩ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＤとなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＩの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した。
エッジ層がポリウレタンＩ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＤとなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＩの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した。
（比較例３）
エッジ層がポリウレタンＪ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＤとなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＪの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した。
エッジ層がポリウレタンＪ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＤとなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＪの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した。
（比較例４）
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＡ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＧからなるように、ポリウレタンＧの原料及びポリウレタンＡの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして比較例４のクリーニングブレードを成形した。
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＡ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＧからなるように、ポリウレタンＧの原料及びポリウレタンＡの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして比較例４のクリーニングブレードを成形した。
（比較例５）
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＡ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＨからなるように、ポリウレタンＨの原料及びポリウレタンＡの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして比較例５のクリーニングブレードを成形した。
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタンＡ、背面層が肉厚１．５ｍｍのポリウレタンＨからなるように、ポリウレタンＨの原料及びポリウレタンＡの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして比較例５のクリーニングブレードを成形した。
（比較例６）
エッジ層が肉厚０．１ｍｍのポリウレタンＡ、背面層が肉厚１．９ｍｍのポリウレタンＤからなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＡの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして比較例６のクリーニングブレードを成形した。
エッジ層が肉厚０．１ｍｍのポリウレタンＡ、背面層が肉厚１．９ｍｍのポリウレタンＤからなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＡの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして比較例６のクリーニングブレードを成形した。
（比較例７）
エッジ層が肉厚１．９ｍｍのポリウレタンＡ、背面層が肉厚０．１ｍｍのポリウレタンＤからなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＡの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして比較例７のクリーニングブレードを成形した。
エッジ層が肉厚１．９ｍｍのポリウレタンＡ、背面層が肉厚０．１ｍｍのポリウレタンＤからなるように、ポリウレタンＤの原料及びポリウレタンＡの原料を順次遠心成形機に投入して遠心成形した以外は実施例１と同様にして比較例７のクリーニングブレードを成形した。
（試験例３）
各実施例及び比較例１及び４〜７のクリーニングブレードを実機（リコー社製：ｉｍａｇｉｏＭＦ３５１）に取り付け、トナー印字率５％のチャートにより、ＬＬ（１０℃×３５％）及びＨＨ（３０℃×８５％）の各環境下で、普通紙を１０００枚通紙した。その後、各クリーニングブレードのエッジの磨耗状態をレーザー顕微鏡により観察・測定し、磨耗断面積の平均値が１０μｍ２未満の場合を○、１０〜２０μｍ２の場合を△、２０μｍ２より大きい場合を×として評価した。また、各クリーニングブレードのクリーニング性について評価した。感光体のクリーニングが良好であった場合を○、クリーニングが良好ではなかったものを△クリーニングされなかった場合を×とした。測定条件を以下に、結果を表２及び表３に示す。
各実施例及び比較例１及び４〜７のクリーニングブレードを実機（リコー社製：ｉｍａｇｉｏＭＦ３５１）に取り付け、トナー印字率５％のチャートにより、ＬＬ（１０℃×３５％）及びＨＨ（３０℃×８５％）の各環境下で、普通紙を１０００枚通紙した。その後、各クリーニングブレードのエッジの磨耗状態をレーザー顕微鏡により観察・測定し、磨耗断面積の平均値が１０μｍ２未満の場合を○、１０〜２０μｍ２の場合を△、２０μｍ２より大きい場合を×として評価した。また、各クリーニングブレードのクリーニング性について評価した。感光体のクリーニングが良好であった場合を○、クリーニングが良好ではなかったものを△クリーニングされなかった場合を×とした。測定条件を以下に、結果を表２及び表３に示す。
＜測定条件＞
感光体・・・・ＯＰＣ（初期滑剤塗布）
帯電条件・・・機内電位：Ｖｄ／−７５０Ｖ ＶＩ／−５０Ｖ
レーザー顕微鏡測定条件・・・測定機：キーエンス ＶＫ−９５００、倍率：５０倍、
測定モード：カラー超深度、
光学ズーム：１．０倍、測定ピッチ：０．１０μｍ、
測定箇所：クリーニングブレード１本内５点
（両端から２０ｍｍ及び８０ｍｍの地点並びに中央）
感光体・・・・ＯＰＣ（初期滑剤塗布）
帯電条件・・・機内電位：Ｖｄ／−７５０Ｖ ＶＩ／−５０Ｖ
レーザー顕微鏡測定条件・・・測定機：キーエンス ＶＫ−９５００、倍率：５０倍、
測定モード：カラー超深度、
光学ズーム：１．０倍、測定ピッチ：０．１０μｍ、
測定箇所：クリーニングブレード１本内５点
（両端から２０ｍｍ及び８０ｍｍの地点並びに中央）
また、各実施例及び比較例１、４〜７のクリーニングブレード部材のヘタリ率を試験例２と同様の方法により求めた。なお、クリーニングブレードの耐ヘタリ性は、ヘタリ率が８％未満であった場合を○、８％以上であった場合を×とした。この結果を表２及び表３に示す。
（結果のまとめ）
実施例１〜３のクリーニングブレード部材は、いずれの環境においてもクリーニング性及び耐磨耗性が良好であった。また、ヘタリ率が６．７１％以下であり、耐ヘタリ性に優れたものであった。
実施例１〜３のクリーニングブレード部材は、いずれの環境においてもクリーニング性及び耐磨耗性が良好であった。また、ヘタリ率が６．７１％以下であり、耐ヘタリ性に優れたものであった。
これに対し、比較例１のクリーニングブレード部材は、エッジ層がジアミノ化合物を配合していないポリウレタンからなるため、磨耗しやすく、クリーニングもできなかった。また、比較例２及び３では、融点が８０℃より高いジアミノ化合物をエッジ層の原料として用いたことで、反応が速すぎてクリーニングブレード部材を成形することができなかった。比較例４及び比較例５のクリーニングブレード部材は、ヘタリ率が７．０％より大きいポリウレタン部材を背面層に用いたため、クリーニングが良好ではなく、耐ヘタリ性が悪かった。
また、エッジ層のヤング率起因率Ｒａと背面層のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が８．６５で、ヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が４．９の比較例６のクリーニングブレード部材は、背面層の特性の影響が大きく、エッジ層の特性が十分に発揮できず、クリーニングできず、耐磨耗性も悪かった。一方、エッジ層のヤング率起因率Ｒａと背面層のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０２である比較例７のクリーニングブレード部材は、背面層を設けた効果が十分に発揮できず、耐ヘタリ性が悪いものであった。
１０ クレーニングブレード部材
１１ エッジ層
１２ 背面層
２０Ａ ホルダ部材（支持部材）
１１ エッジ層
１２ 背面層
２０Ａ ホルダ部材（支持部材）
Claims (4)
- トナー付着体上のトナーを除去するクリーニング部に用いるクリーニングブレード部材において、前記トナー付着体に当接するエッジ層と、前記エッジ層の裏面に設けられた背面層との二層からなり、前記エッジ層が長鎖ポリオール、ポリイソシアネート、及び融点が８０℃以下のジアミノ化合物を含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材からなり、前記背面層は長鎖ポリオール、ポリイソシアネート、短鎖ジオール、及び短鎖トリオールを含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材からなり且つヘタリ率が７．０％以下であり、前記エッジ層のヤング率をＥａ、前記背面層のヤング率をＥｂ、前記エッジ層の肉厚Ｔａ、前記背面層の肉厚Ｔｂとしたときに、下記式（１）で表される前記エッジ層のヤング率起因率Ｒａと下記式（２）で表される前記背面層のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０５〜６．０であり、且つ前記エッジ層及び前記背面層の全体のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が５．０〜１４．０ＭＰａであることを特徴とするクリーニングブレード部材。
- 請求項１に記載のクリーニングブレード部材において、前記融点が８０℃以下のジアミノ化合物は、分子構造に塩素原子を含まないが芳香環を有し、且つ２，２’，３，３’−テトラクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタンを同一の硬化・成形条件で用いた場合と比較して、反応速度が遅いことを特徴とするクリーニングブレード部材。
- 請求項１又は２に記載のクリーニングブレード部材において、前記背面層のポリウレタン組成物は、前記ポリオール１００質量部に対して前記ポリイソシアネートが２０〜４５質量部であり、前記短鎖ジオールと前記短鎖トリオールとの総モル数に対する前記短鎖トリオールのモル比が０．４以上となるように配合したものであることを特徴とするクリーニングブレード部材。
- 請求項１〜３の何れかに記載のクリーニングブレード部材において、前記クリーニングブレード部材のヘタリ率が８．０％以下であることを特徴とするクリーニングブレード部材。
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